2009-09-16
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楼主 2009/9/16 11:56:44
3 变频器系统的控制方案
我厂的常一线泵B109和常二中泵B114的电动机功率分别为75kW和55kW，转速2982转/分，额定电压380V，额定电流分别为132A和103A，额定出口流量分别为28.520M3/h和20M3/h。如图2所示。
由图可以看出，在正常工作负荷情况下，电机工作在额定转速2982rpm，转速不可调。为保持流量稳定，采用控制出口阀门的方法进行控制，即差压变送器检测流量信号送至PID调节器, 再由PID调节器输出4-20mA控制信号，控制出口调节阀的开度，从而控制出口流量，保持流量稳定。原系统实际运行中，存在以下问题:
（1） 节流量较大，泵出口阀的节流量已接近泵额定流量的一半，浪费大量的电能。
（2） 控制精度低，出口流量波动较大（约3％）。
（3） 电机工作在额定转速，出力不变消耗电能。
（4） 电机噪音较大，泵和管线阀门压力较大，易造成泄漏。
根据系统的上述工艺要求，我们对变频器系统进行设计时，遵循了以下原则:
a、 保持出口流量稳定;b、 出口流量的控制精度0.5% ;c、电动机的转速范围应在 0～2982转/分;d、根据泵的工作特性，系统设计应按恒转距原则进行;e、节能降耗;f、系统设计采用工频和变频双切换，保证的生产的连续性和可靠性，可以互为备用; g、采用两路DCS输出接点，一路控制原调节阀，一路控制变频器，在变频器故障状态时，DCS能自动识别变频故障信号，然后切换到调节阀调节流量。而当变频器处于正常运行状态时，调节阀处于全开位置;
遵照上述原则，经过调研、比较，我们选择了日本东芝A5P变频器。该变频器具有技术先进、功能齐全、结构紧凑、可靠性高等特点，专为泵和风机类负载设计。其结构图如图3所示。
FRH:频率设定;ACC/DEC:加/减速控制电路;A/D:模数变换;V/F:压频变换;BD:基极驱动电路;CPU:微处理器;LED:显示电路 。
变频器的主电路为典型的“交—直—交”SPWM电压型主电路。
变频器的控制电路:频率给定FRH（即速度给定）经过ACC和DED加减速控制电路，变成频率和电压基准信号，分别经过A/D转换电路和V/F函数发生器电路，再进入CPU内，形成SPWM脉冲，成为IGBT的控制信号，驱动IGBT，从而使电压恒定、频率恒定的交流电，经过变频器后，变成了电压和频率可调的交流电。A5P变频器结构图如图3所示。整个控制系统采用微机进行采样、计算、实时控制、事故报警和显示。
4 变频器系统的运行情况
1997年7月，我厂在常一线泵和常二中泵电机上安装东芝A5P变频器后，运行情况与工频比较，如下所示:
（1） 电机运行参数和节能情况的比较
节电功率=（（39.16×0.82×380）-（16.3×0.9×168））×1.73=16846（W）
节电率=（（39.16×0.82×380）-（16.3×0.9×158））/（39.16×0.82×380）=79%
节电功率=（（44.6×0.8×380）-（20×0.9×121））×1.73=19688 （W）
节电率=（（44.6×0.8×380）-（20×0.9×121））/（44.6×0.8×380）=83%
从比较表可以看出,使用变频器后既可满足生产需要,又可大量节能。
楼主 2009/9/16 11:57:06
